Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7748702B2 - plant cultivation equipment - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7748702B2 - plant cultivation equipment - Google Patents

plant cultivation equipment

Info

Publication number
JP7748702B2
JP7748702B2 JP2021131341A JP2021131341A JP7748702B2 JP 7748702 B2 JP7748702 B2 JP 7748702B2 JP 2021131341 A JP2021131341 A JP 2021131341A JP 2021131341 A JP2021131341 A JP 2021131341A JP 7748702 B2 JP7748702 B2 JP 7748702B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
led light
led
light source
region
light sources
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021131341A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022033033A (en
Inventor
一生 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MORIHISA ENGINEERING Co.,LTD.
Original Assignee
MORIHISA ENGINEERING Co.,LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MORIHISA ENGINEERING Co.,LTD. filed Critical MORIHISA ENGINEERING Co.,LTD.
Publication of JP2022033033A publication Critical patent/JP2022033033A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7748702B2 publication Critical patent/JP7748702B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Hydroponics (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Description

本発明は、植物工場で使用される植物栽培装置に係り、特に、LED光源を用いた照明機器を備える植物栽培装置に関する。 The present invention relates to a plant cultivation device used in a plant factory, and in particular to a plant cultivation device equipped with lighting equipment using LED light sources.

植物工場等の施設を用いた栽培では、照明機器を用いた植物栽培装置が利用されている。植物栽培装置は、例えば蛍光管等の人工光だけで植物を育成する装置、若しくは、日中の日照不足を人工光により補うか意識的に日照時間を延ばすことにより植物の育成を制御する装置である。従来の植物栽培装置に取り付けられた照明機器の多くでは蛍光管が使用され、蛍光管の上部に笠を被せて植物栽培装置の棚や柱に取り付けられていた(例えば、特許文献1参照)。また、近年では、照明機器の光源として蛍光管からLED光源へ移行している。 Plant cultivation devices using lighting equipment are used in facilities such as plant factories for cultivation. Plant cultivation devices are devices that grow plants using only artificial light, such as fluorescent tubes, or devices that control plant growth by supplementing lack of sunlight during the day with artificial light or by intentionally extending the hours of sunlight. Most lighting devices attached to conventional plant cultivation devices use fluorescent tubes, which are covered with shades and attached to the shelves or pillars of the plant cultivation device (see, for example, Patent Document 1). In recent years, there has been a shift from fluorescent tubes to LED light sources as the light source for lighting devices.

蛍光管は全方位に光を放射することから、従来の植物栽培装置では、蛍光管の上方に笠を配置し放射された光を下方に向けて反射することにより栽培する植物に対して光を当てていた。一方、LED光源を照明として利用する場合、LED光源は放射する光に指向性があることから、図7(a)に示す植物栽培装置101aのように、LED光源113aを、その放射方向が栽培水槽130の植物133aに向くように配置している。 Since fluorescent tubes emit light in all directions, conventional plant cultivation devices place a shade above the fluorescent tubes and reflect the emitted light downward, thereby directing it toward the plants being cultivated. However, when using LED light sources for lighting, the light they emit is directional, so as in the plant cultivation device 101a shown in Figure 7(a), the LED light source 113a is positioned so that its radiation direction is directed toward the plants 133a in the cultivation tank 130.

しかしながら、LED光源113aは、所定の照射角(指向角とも呼ばれる)で一定の範囲のみに光を当てる構造となっている。そのため、LED光源113aの照射角Raが約60度である場合、図7(a)に示すように栽培水槽130のパネル面付近では照度にムラが発生していた。すなわち、隣り合うLED光源113aからの照射範囲が重なる部分と重ならない部分があり、照度が高い部分と低い部分とができる。そのため、高さが低い苗木(植物133a)の場合、当たる光にムラが発生しその成長に差が出るという課題があった。 However, the LED light source 113a is designed to only illuminate a certain range at a predetermined illumination angle (also called the directivity angle). As a result, when the illumination angle Ra of the LED light source 113a is approximately 60 degrees, uneven illuminance occurs near the panel surface of the cultivation tank 130, as shown in Figure 7(a). In other words, there are areas where the illumination ranges from adjacent LED light sources 113a overlap and areas where they do not, resulting in areas with high and low illuminance. As a result, there is an issue with short seedlings (plants 133a), where uneven light strikes them and causes differences in their growth.

この課題を解消するため、図7(b)に示す植物栽培装置101bのように、照射角Rbが約120度であるLED光源113bを用いると、栽培水槽130のパネル付近では照度ムラが抑制される。しかしながら、LED光源113bの付近で照度ムラが発生し、高さが高い収穫期の植物133bでは、その上の部分において受ける光にムラが発生して成長に差がでるという課題があった。 To solve this problem, using an LED light source 113b with an illumination angle Rb of approximately 120 degrees, as in the plant cultivation device 101b shown in Figure 7(b), reduces uneven illuminance near the panel of the cultivation tank 130. However, uneven illuminance occurs near the LED light source 113b, and for tall plants 133b at harvest time, uneven light is received in the upper parts, resulting in differences in growth.

このような課題を解決するものとして、二つの対策案が考えられる。一つ目の対策案は、LED光源113bの数を増やして、照度ムラを無くすことである。二つ目の対策案は、LED光源113を設置する位置をさらに高くして、収穫期における植物133bの最上部でも照度ムラが生じないように調整することである。 Two countermeasures can be considered to solve this problem. The first countermeasure is to increase the number of LED light sources 113b to eliminate uneven illuminance. The second countermeasure is to install the LED light sources 113 even higher, adjusting them so that uneven illuminance does not occur even at the top of the plants 133b during the harvest season.

一つ目の対策案では、LED光源113bの数量が増えることにより、消費電力が増大すると共に、発熱量も増加する。それに伴い、発生した熱量を除去するための空調負荷も大きくなる。植物を栽培する植物工場においては、照明設備及び空調設備の両方にかかわる使用電力が増加することから、一つ目の対策案では、植物の栽培コストが上昇するという課題があった。 In the first proposed solution, increasing the number of LED light sources 113b increases power consumption and heat generation. This, in turn, increases the air conditioning load required to remove the generated heat. In plant factories where plants are grown, the power consumption increases for both lighting and air conditioning equipment, so the first proposed solution poses the problem of increased plant cultivation costs.

二つ目の対策案では、LED光源113bの数を一定にしたままで設置する高さを高くすることで、照度ムラを容易に平準化できるという利点はある。しかしながら、LED光源113bを設置する高さを高くすることにより、照度が下がるため、植物の生育が遅くなったり品質が下がったりするという課題があった。 The second solution has the advantage of easily leveling out uneven illuminance by increasing the installation height while keeping the number of LED light sources 113b constant. However, increasing the installation height of the LED light sources 113b reduces illuminance, which can slow plant growth and reduce quality.

特開2012-182998号公報JP 2012-182998 A

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、照度ムラの発生が抑制される照明機器を備えた植物栽培装置を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a plant cultivation device equipped with lighting equipment that reduces the occurrence of uneven illuminance.

上記課題は、本発明の植物栽培装置によれば、照明機器を備えた植物栽培装置であって、前記照明機器は、LED光源と、前記LED光源が実装されるLED基板と、前記LED光源と前記LED基板とを覆う笠と、を備え、前記笠は、前記LED光源を通る縦断面において、前記LED光源の位置を焦点とする二次曲線を包含する曲面状の反射面を有し、前記LED光源は、照射方向を前記笠の前記反射面に向けて配置され、栽培される植物を前記反射面で反射された平行光線によって照射することにより解決される。 The above problem is solved by the plant cultivation device of the present invention, which is a plant cultivation device equipped with lighting equipment, wherein the lighting equipment comprises an LED light source, an LED board on which the LED light source is mounted, and a shade covering the LED light source and the LED board, wherein the shade has a curved reflective surface that includes a quadratic curve with the position of the LED light source as its focus in a vertical cross section passing through the LED light source, and the LED light source is arranged with its irradiation direction facing the reflective surface of the shade , and the plant being cultivated is irradiated with parallel light reflected by the reflective surface .

上記のように構成された本発明の植物栽培装置では、LED光源の光が、笠の二次曲線を包含する曲面状の反射面に向けて放射される。LED光源は直接植物に対して向けられていない。そのため、笠の反射面から植物に向けて、光が平行光線として放射される。植物を栽培する空間(以下、植物育成空間と呼ぶ場合がある)において照度ムラの発生が抑制され、苗の時期から植物の収穫期まで成長にムラがなくなり、効率的な照明をすることが可能になる。 In the plant cultivation device of the present invention configured as described above, light from the LED light source is emitted toward the curved reflective surface of the canopy, which encompasses a quadratic curve. The LED light source is not pointed directly at the plants. As a result, light is emitted as parallel rays from the reflective surface of the canopy toward the plants. This suppresses uneven illuminance in the space where plants are cultivated (hereinafter sometimes referred to as the plant growth space), eliminating uneven growth from the seedling stage to the harvesting stage and enabling efficient lighting.

また、上記の栽培装置において好適な構成を述べると、前記LED基板は細長に形成されており、前記LED光源は複数個、前記LED基板に沿って直線状に並べて配置され、前記笠は、複数の前記LED光源が並ぶ方向に沿って延びているとよい。
LED光源を直線状に並べて配置することで、細長く形成された栽培水槽対して光を照射することができ効率的な照明をすることが可能になる。
In addition, a preferred configuration for the above-mentioned cultivation device is that the LED substrate is formed in an elongated shape, multiple LED light sources are arranged in a linear line along the LED substrate, and the shade extends along the direction in which the multiple LED light sources are arranged.
By arranging the LED light sources in a straight line, it is possible to irradiate the light onto the elongated cultivation tank, thereby enabling efficient illumination.

また、上記の植物栽培装置に関して好適な構成を述べると、前記複数のLED光源は、前記LED基板に2列に配置されており、前記笠の前記反射面は、第一領域と第二領域とを有し、前記第一領域と前記第二領域とは、前記反射面の中心線に対して線対称となる位置に配置され、第一列に配置された前記複数のLED光源は、照射方向を前記第一領域に向けて配置され、第二列に配置された前記複数のLED光源は、照射方向を前記第二領域に向けて配置されるとよい。 Furthermore, a preferred configuration for the above-mentioned plant cultivation device is that the multiple LED light sources are arranged in two rows on the LED board, the reflective surface of the shade has a first region and a second region, the first region and the second region are arranged in positions that are line-symmetrical with respect to the center line of the reflective surface, the multiple LED light sources arranged in the first row are arranged so that their irradiation direction is toward the first region, and the multiple LED light sources arranged in the second row are arranged so that their irradiation direction is toward the second region.

LED光源は、所定の照射角で照射することから、笠の反射面全体に照射するためには、複数のLED光源を用いるとよい。例えば約90度の照射角を有するLED光源をLED基板に配置し、それぞれが反射面の別々の領域に向くよう配置することで、1列にLED光源を配置した場合と比較してより幅の広い平行光線を植物に向けて放射することが可能となる。Since LED light sources emit light at a predetermined angle, it is best to use multiple LED light sources to illuminate the entire reflective surface of the shade. For example, by arranging LED light sources with an illumination angle of approximately 90 degrees on the LED board and arranging them so that each is facing a different area of the reflective surface, it is possible to emit a wider, parallel beam of light toward the plants than when the LED light sources are arranged in a single row.

上記課題は、本発明の植物栽培装置によれば、照明機器を備えた植物栽培装置であって、前記照明機器は、LED光源と、前記LED光源が実装されるLED基板と、前記LED光源と前記LED基板とを覆う笠と、を備え、前記笠は、前記LED光源を通る縦断面において、前記LED光源の位置を焦点とする二次曲線を包含する曲面状の反射面を有し、前記LED光源は、照射方向を前記笠の反射面に向けて配置され、前記LED基板は細長に形成されており、前記LED光源は複数個、前記LED基板に沿って直線状に並べて配置され、前記複数のLED光源は、前記LED基板に3列に配置されており、前記笠の前記反射面は、第一領域、第二領域及び第三領域を有し、前記第一領域と前記第二領域とは、前記反射面の中心線に対して線対称となる位置に配置され、前記第三領域は、前記第一領域と前記第二領域との間に位置しており、第一列に配置された前記複数のLED光源は、照射方向を前記第一領域に向けて配置され、第二列にある前記複数のLED光源は、照射方向を前記第二領域に向けて配置され、第三列にある前記複数のLED光源は、照射方向を前記第三領域に向けて配置されることにより解決される。The above problem is solved by a plant cultivation device according to the present invention, which is a plant cultivation device equipped with a lighting device, the lighting device including an LED light source, an LED board on which the LED light source is mounted, and a shade covering the LED light source and the LED board, the shade having a curved reflective surface that includes a quadratic curve with a focus at the position of the LED light source in a vertical cross section passing through the LED light source, the LED light source is arranged with its irradiation direction facing the reflective surface of the shade, the LED board is formed elongated, a plurality of the LED light sources are arranged linearly along the LED board, and the plurality of LED light sources are arranged in three rows on the LED substrate, the reflective surface of the shade has a first region, a second region, and a third region, the first region and the second region are arranged in positions that are linearly symmetrical with respect to the center line of the reflective surface, the third region is located between the first region and the second region, the plurality of LED light sources arranged in the first row are arranged so that their irradiation direction is toward the first region, the plurality of LED light sources in the second row are arranged so that their irradiation direction is toward the second region, and the plurality of LED light sources in the third row are arranged so that their irradiation direction is toward the third region.

また、上記の植物栽培装置に関して好適な構成を述べると、前記複数のLED光源は、前記LED基板に1列に配置されており、前記LED基板は、前記縦断面において前記LED光源の照射方向が鉛直方向から所定角度傾斜するように配置されるとよい。
複数のLED光源がLED基板に1列に配置されている場合、LED光源の照射方向を上方向に向けて配置すると、照射される光の最も明るい部分が笠の天井面によりまっすぐに反射され、そのままLED基板に帰るため影ができる。照射方向を鉛直方向から所定角度傾斜するようにLED基板を配置することで、最も明るい部分の光の反射光がLED基板を避けて植物に届くようになる。
Furthermore, a preferred configuration for the above-mentioned plant cultivation device is that the plurality of LED light sources are arranged in a row on the LED substrate, and the LED substrate is arranged so that the irradiation direction of the LED light sources is inclined at a predetermined angle from the vertical direction in the longitudinal cross section.
When multiple LED light sources are arranged in a row on an LED board, if the LED light sources are arranged so that their irradiation direction is facing upward, the brightest part of the emitted light will be reflected straight off the ceiling surface of the shade and return to the LED board, creating a shadow.By arranging the LED board so that the irradiation direction is tilted at a certain angle from the vertical, the reflected light of the brightest part of the light will avoid the LED board and reach the plants.

また、上記の植物栽培装置に関して好適な構成を述べると、前記LED光源が実装される前記LED基板は、前記縦断面に対して垂直で前記LED基板を通る軸線を中心に回転可能に取り付けられるとよい。
また、上記の植物栽培装置に関して好適な構成を述べると、前記LED基板を囲い、前記LED基板と共に前記軸線を中心に回転する筐体を備えるとよい。
笠によって反射された光は、LED基板に遮られて影ができる場合がある。影の部分には床面等からの反射光等による散乱光により光が届くものの、部分的に光強度が異なる照度ムラとなって残る場合がある。LED基板とそれを囲う筐体を回転させ、笠の反射面から反射される光を調整することにより、例えばLED基板の下側に生じる照度ムラを緩和したり、影となる部分を移動させたりすることができる。すなわち成長度合いによって異なる植物の位置や高さに合わせて適切な照度となるよう光の位置を調整することができる。
Furthermore, regarding a preferred configuration of the above-mentioned plant cultivation device, the LED board on which the LED light source is mounted may be attached so as to be rotatable about an axis that is perpendicular to the longitudinal section and passes through the LED board.
Furthermore, a preferred configuration of the above-described plant cultivation device is to include a housing that surrounds the LED board and rotates together with the LED board around the axis.
Light reflected by the shade may be blocked by the LED board, creating a shadow. Although light reaches the shaded areas due to scattered light reflected from the floor, etc., uneven illuminance with different light intensities may remain in some areas. By rotating the LED board and the housing surrounding it and adjusting the light reflected from the shade's reflective surface, it is possible to alleviate uneven illuminance that occurs below the LED board, for example, or move the shaded area. In other words, the position of the light can be adjusted to provide appropriate illuminance according to the position and height of the plant, which varies depending on the growth stage.

また、上記の植物栽培装置に関して好適な構成を述べると、空調機器を備え、該空調機器は、前記LED基板の下方に配置された空調ダクトを有し、該空調ダクトにおいて、前記反射面に向けて空気が吹出す吹出口が、前記笠の前記反射面側に形成されているとよい。
反射面側に形成され反射面に向けて空気が吹き出す吹出口を有すことで、多例えば空調機器から送風された冷気が反射板を利用して攪拌されるようになる。直接植物に冷気が当たらないため、植物の成長を阻害することが抑制される。
Furthermore, a preferred configuration for the above-mentioned plant cultivation device is one in which the device is equipped with an air conditioning device, the air conditioning device having an air conditioning duct arranged below the LED board, and the air conditioning duct having an outlet through which air is blown toward the reflective surface formed on the reflective surface side of the shade.
By providing an outlet formed on the reflective surface that blows air toward the reflective surface, the cool air blown from, for example, an air conditioner, is agitated using the reflector. Since the cool air does not directly hit the plants, it is less likely to impede plant growth.

本発明の植物栽培装置によれば、照度ムラの発生が抑制される照明機器を備えた植物栽培装置を提供することができる。 The plant cultivation device of the present invention can provide a plant cultivation device equipped with lighting equipment that reduces the occurrence of uneven illuminance.

本実施形態の植物栽培装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a plant cultivation device according to an embodiment of the present invention. 図1のII-II線に沿った植物栽培装置の断面図である。2 is a cross-sectional view of the plant cultivation device taken along line II-II in FIG. 1. 照明機器を示す断面図であり、図2の部分Aを拡大して示す部分拡大図である。3 is a cross-sectional view showing the lighting device, and is a partially enlarged view showing a portion A in FIG. 2 . 照明機器の別例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of a lighting device. 植物栽培装置の別例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the plant cultivation device. 植物栽培装置の別例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the plant cultivation device. LED光源を用いた従来の照明機器を備える植物栽培装置の説明図であり、(a)はLED光源の照射角が約60度である場合、(b)は照射角が約120度である場合を示す。1A and 1B are explanatory diagrams of a plant cultivation device equipped with a conventional lighting device using an LED light source, where (a) shows the case where the illumination angle of the LED light source is approximately 60 degrees, and (b) shows the case where the illumination angle is approximately 120 degrees.

以下、本発明の一実施形態(以下、本実施形態)に係る植物栽培装置1について、図1~図6を用いてその構成を説明する。以下の実施形態において同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示し、理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。 The configuration of a plant cultivation device 1 according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as this embodiment) will be described below using Figures 1 to 6. In the following embodiments, identical or similar components are designated by common reference symbols, and the scale of these drawings has been appropriately adjusted to facilitate understanding.

また、本実施形態では、図1に示すように、植物栽培装置1において、照明機器10及び栽培水槽30が延びる方向(矢印X方向)を植物栽培装置1の縦方向とし、矢印X方向に対して横方向に延びる矢印Y方向を幅方向とする。また、矢印X方向及び矢印Y方向に対して垂直な方向を高さ方向とし、矢印Z方向を上方(上側)、その反対方向を下方(下側)とする。 In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the direction in which the lighting device 10 and the cultivation tank 30 extend (arrow X direction) in the plant cultivation device 1 is the longitudinal direction of the plant cultivation device 1, and the direction of arrow Y extending laterally relative to the arrow X direction is the width direction. Furthermore, the direction perpendicular to the arrow X direction and the arrow Y direction is the height direction, and the direction of arrow Z is the upward direction (upper side), and the opposite direction is the downward direction (lower side).

<<植物栽培装置>>
本実施形態の植物栽培装置1は、植物工場において水耕により植物33を栽培するための装置であり、栽培水槽30と、栽培水槽30に敷設された照明機器10と、空調機器20とから構成されている。栽培水槽30内には、栽培パネル32が浮遊しており、植物33の成長に合わせてパネルごと交換するようになっている。照明機器10は、栽培水槽30を浮遊する栽培パネル32及び植物33を照明するように付設されている。
<<Plant cultivation equipment>>
The plant cultivation device 1 of this embodiment is a device for hydroponically cultivating plants 33 in a plant factory, and is composed of a cultivation tank 30, a lighting device 10 installed in the cultivation tank 30, and an air conditioning device 20. Cultivation panels 32 float in the cultivation tank 30, and the panels are replaced as the plants 33 grow. The lighting device 10 is installed to illuminate the cultivation panels 32 and plants 33 floating in the cultivation tank 30.

栽培水槽30は縦方向(図1の矢印X方向)に延びる細長い水槽で、栽培水槽30内には、水耕養液31が満たされている。栽培パネル32は、交換可能な複数枚のパネルで構成されていて、浮遊移動が可能となっている。
各栽培パネル32は、複数の苗が一定の間隔(株間ピッチ)で植えられると共に、成長した植物33を支持する部材である。植物工場では、植物33の種類又は成長に合わせて様々な株間ピッチで形成された栽培パネル32が準備されている。栽培パネル32は水耕養液31に浮遊するように例えば発泡性の材料を用いて作製されるが、中空樹脂、木材等から作製されてもよい。
なお、栽培パネル32の表面は高い光反射率を有し、照明機器10からの光を反射する反射板としても機能しており、植物に対して下方から光を当てている。
The cultivation tank 30 is a long and narrow tank extending vertically (in the direction of arrow X in Figure 1), and is filled with a hydroponic nutrient solution 31. The cultivation panel 32 is made up of multiple replaceable panels and is capable of floating and moving.
Each cultivation panel 32 is a member on which a plurality of seedlings are planted at regular intervals (plant spacing pitch) and which supports the grown plants 33. In a plant factory, cultivation panels 32 formed with various plant spacing pitches are prepared according to the type or growth of the plants 33. The cultivation panels 32 are made using, for example, a foam material so that they float in the hydroponic nutrient solution 31, but may also be made from hollow resin, wood, etc.
The surface of the cultivation panel 32 has a high light reflectivity and also functions as a reflector that reflects light from the lighting device 10, directing light onto the plants from below.

<<照明機器>>
次に照明機器10について説明する。植物工場においては、天候不順による植物33の育成のばらつきを抑制するために、人工光を有する照明機器10を用いて植物33が栽培されている。近年では、人工光として蛍光管の代わりにLED光源13が利用されるようになってきた。照明機器10は複数の照明ユニット11から構成され、本実施形態の照明機器10では、4つの照明ユニット11が平行に並べて配置されている。照明ユニット11の数は一例であり、栽培水槽30の幅にあわせて1つでも、5個以上に設定されてもよい。また、4つの照明ユニット11は、支持部材36により一体的に取り付け、取り外しが可能になっている。また、照明機器10の側部には側壁34が設けられており、照明機器10からの光が外に漏れないようになっている。側壁34には、図1及び図2に示すように、栽培水槽30との境界部分において、数mm~数cmの隙間34aが形成されている。この隙間34aから植物育成空間の冷気を逃がすことが可能となっており、それにより植物育成空間内の温度ムラを抑制することができる。
<<Lighting equipment>>
Next, the lighting device 10 will be described. In plant factories, plants 33 are cultivated using lighting devices 10 that provide artificial light to reduce variations in plant growth due to inclement weather. In recent years, LED light sources 13 have been used instead of fluorescent tubes as artificial light. The lighting device 10 is composed of multiple lighting units 11. In the lighting device 10 of this embodiment, four lighting units 11 are arranged parallel to one another. The number of lighting units 11 is merely an example, and may be one or five or more lighting units to match the width of the cultivation tank 30. The four lighting units 11 can be attached and detached integrally using a support member 36. Side walls 34 are provided on the sides of the lighting device 10 to prevent light from leaking outside. As shown in FIGS. 1 and 2 , a gap 34a of several millimeters to several centimeters is formed in the side wall 34 at the boundary with the cultivation tank 30. This gap 34a allows the cold air in the plant cultivation space to escape, thereby suppressing temperature variations within the plant cultivation space.

各照明ユニット11は、直線状に並べて配置された複数のLED光源13と、複数のLED光源13が実装された細長のLED基板12とを有する。また、各照明ユニット11は、複数のLED光源13及びLED基板12を覆い、複数のLED光源13が並ぶ方向(縦方向、矢印X方向)に沿って延びる形状を有する笠14を有する。 Each lighting unit 11 has multiple LED light sources 13 arranged in a straight line and an elongated LED board 12 on which the multiple LED light sources 13 are mounted. Each lighting unit 11 also has a shade 14 that covers the multiple LED light sources 13 and LED board 12 and extends in the direction in which the multiple LED light sources 13 are arranged (vertical direction, arrow X direction).

笠14は、LED光源13を含む縦断面、より具体的には複数のLED光源13が直線状に並ぶ方向(縦方向、矢印X方向)に対して垂直な断面において二次曲線を包含する曲面状の反射面15を有している。LED光源13は、笠14の反射面15の二次曲線の焦点に位置するよう配置されている。そのため、図2で二点鎖線の矢印で示すようにLED光源13から照射される光は、反射面15で反射して、平行光線として植物33に向けて反射される。光が平行光線として植物33に照射されることから、隣にある照明ユニット11から照射される光と重なる範囲が少なくなる。そのため、高さが低い苗の時期から、収穫期の植物33のように高さが高くなるような位置でも照度ムラが抑制され、植物33の成長のムラも抑制されるようになる。なお、笠14は、金属製又は高い光反射率を有する樹脂により作製される。 The shade 14 has a curved reflective surface 15 that includes a quadratic curve in a vertical cross section including the LED light source 13, more specifically, in a cross section perpendicular to the direction in which the multiple LED light sources 13 are linearly arranged (vertical direction, arrow X direction). The LED light source 13 is positioned so that it is located at the focus of the quadratic curve of the reflective surface 15 of the shade 14. Therefore, as shown by the two-dot chain arrow in Figure 2, light emitted from the LED light source 13 is reflected by the reflective surface 15 and reflected toward the plant 33 as parallel rays. Because the light is irradiated onto the plant 33 as parallel rays, the area where it overlaps with the light emitted from the adjacent lighting unit 11 is reduced. This reduces uneven illumination, even from the seedling stage when the plant is still young to the height of the plant 33 at harvest time, and also reduces uneven growth of the plant 33. The shade 14 is made of metal or a resin with high light reflectivity.

笠14の反射面15として、笠14の内面に高反射材を張り付けて、光のロスを減らす構造としてもよい。また、LED光源13が搭載されるLED基板12の表面に、高反射材を張り付けて、反射面15により反射された光線を再度反射することで、光のロスを減らしてもよい。高反射材として、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、コバルトなどがある。また、高反射材は、高反射樹脂を積層した高反射樹脂積層板であってもよい。高反射樹脂として例えば酸化チタン等の白色顔料を含む樹脂が挙げられる。また、笠14だけでなく、側壁34の内面にも高反射材を張り付けてもよい。 A highly reflective material may be attached to the inner surface of the shade 14 to form the reflective surface 15 of the shade 14, thereby reducing light loss. Alternatively, a highly reflective material may be attached to the surface of the LED board 12 on which the LED light source 13 is mounted, thereby reducing light loss by re-reflecting the light reflected by the reflective surface 15. Examples of highly reflective materials include aluminum, silver, gold, copper, and cobalt. The highly reflective material may also be a highly reflective resin laminate plate in which highly reflective resin is laminated. Examples of highly reflective resins include resins containing white pigments such as titanium oxide. Highly reflective material may also be attached to the inner surface of the side walls 34, in addition to the shade 14.

照明機器10の各照明ユニット11において直線状に配置されるLED光源13について、図3を用いてより詳細に説明する。通常、LED光源13は、蛍光灯や電球等と比べ、光が放射される照射角が狭く、通常その照射角は30度から90度の範囲で設計されていて、LED光源13の正面(中央部分)が明るくなり、外側に広がるに従って暗くなる。そして、照射角が小さいほど、正面と外側の照度の差が大きい。また、以下では、LED光源13の照射角Rの中心を通る方向を照射方向と呼ぶこととする。 The LED light sources 13 arranged linearly in each lighting unit 11 of the lighting equipment 10 will be described in more detail using Figure 3. LED light sources 13 typically emit light at a narrower angle than fluorescent lamps or light bulbs, and this angle is usually designed to be between 30 and 90 degrees, with the front (center) of the LED light source 13 being brighter and becoming darker as it extends outward. The smaller the angle of illumination, the greater the difference in illuminance between the front and the outside. In the following, the direction passing through the center of the illumination angle R of the LED light source 13 will be referred to as the illumination direction.

笠14の反射面15を用いて平行光線を放射する場合、広い照射角を有するLED光源13を利用することが望ましいが、広い照射角を有するLED光源13は一般的なものではなく特注になるためコストアップにつながる。そこで、本実施形態では、LED基板12にLED光源13を複数列で配置し、それぞれの列のLED光源13が放射する面で笠14の反射面15を分け、それにより1列で配置された場合と比較してより広い幅の平行光線を提供できるようにしている。 When using the reflecting surface 15 of the shade 14 to emit parallel light, it is desirable to use LED light sources 13 with a wide illumination angle; however, LED light sources 13 with a wide illumination angle are not common and must be custom-made, which increases costs. Therefore, in this embodiment, the LED light sources 13 are arranged in multiple rows on the LED board 12, and the reflecting surface 15 of the shade 14 is divided by the surface from which the LED light sources 13 in each row emit light, thereby providing parallel light with a wider width than when arranged in a single row.

具体的には、図3に示すように、2列に並んだ複数のLED光源13をLED基板12に配置している。LED光源13は、その照射角R1が約90度であるものを使用する。反射面15を中心線Cにより第一領域15aと、第二領域15bとに分割する。反射面15の第一領域15aと、第二領域15bとは、中心線Cに対して線対称となる位置に配置される。2列に並んだ複数のLED光源13のうち、第一列に配置された複数のLED光源13aは、その照射方向が反射面15の第一領域15aに向けて配置されている。一方、第二列に配置された複数のLED光源13bは、その照射方向が反射面15の第二領域15bに向けて配置されている。換言すれば、LED光源13a及びLED光源13bは、照射する範囲が互いに重ならないよう、中心線Cに対して傾斜して配置される。このように、複数のLED光源13を配置することで、笠14の反射面15を利用して広い範囲に光を放射させることができ、幅の広い平行光線を植物33に対して放射させることができる。 Specifically, as shown in Figure 3, two rows of LED light sources 13 are arranged on the LED substrate 12. The LED light sources 13 have an illumination angle R1 of approximately 90 degrees. The reflecting surface 15 is divided by a center line C into a first region 15a and a second region 15b. The first region 15a and the second region 15b of the reflecting surface 15 are arranged in positions that are symmetrical with respect to the center line C. Of the two rows of LED light sources 13, the LED light sources 13a arranged in the first row are arranged so that their illumination direction is toward the first region 15a of the reflecting surface 15. On the other hand, the LED light sources 13b arranged in the second row are arranged so that their illumination direction is toward the second region 15b of the reflecting surface 15. In other words, the LED light sources 13a and 13b are arranged at an angle with respect to the center line C so that their illumination ranges do not overlap. By arranging multiple LED light sources 13 in this way, the reflective surface 15 of the shade 14 can be used to emit light over a wide area, allowing wide, parallel beams of light to be emitted toward the plants 33.

照明機器10の各照明ユニット11は、図4に示す照明ユニット11Aのように、3列に並んだ複数のLED光源13AをLED基板12に配置してもよい。この場合、LED光源13Aとして、照射角R2が約60度のものを使用する。反射面15を三つの領域(第一領域15Aa、第二領域15Ab、第三領域15Ac)に分割し、第一領域15Aa及び第二領域15Abを、反射面15の中心線Cに対して互いに線対称となる位置に配置する。第三領域15Acについては、図4に示すように、第一領域15Aaと第二領域15Abとの間に位置するよう配置する。 Each lighting unit 11 of the lighting device 10 may have three rows of multiple LED light sources 13A arranged on the LED substrate 12, as in lighting unit 11A shown in Figure 4. In this case, LED light sources 13A with an illumination angle R2 of approximately 60 degrees are used. The reflecting surface 15 is divided into three regions (first region 15Aa, second region 15Ab, and third region 15Ac), and the first region 15Aa and second region 15Ab are positioned symmetrically with respect to the center line C of the reflecting surface 15. The third region 15Ac is positioned between the first region 15Aa and second region 15Ab, as shown in Figure 4.

3列に並んだ複数のLED光源13Aのうち、第一列に配置された複数のLED光源13Aaは、その照射方向が反射面15の第一領域15Aaに向けて配置されている。一方、第二列に配置された複数のLED光源13Abは、その照射方向が反射面15の第二領域15bに向けて配置されている。第一列と第二列のLED光源13Aa、13Abとの間にある第三列のLED光源13Acは、その照射方向が、LED光源13cの上方向にある第三領域15Acに向けて配置されている。LED光源13Aa~13Acは照射する範囲が互いに重ならないよう配置される。このように、複数のLED光源13を配置することにより、照射角R2が約60度のLED光源13Aを用いた場合でも、笠14の反射面15全域に光を照射させることができ、笠14の幅で平行光線を植物に対して照射させることができる。また、LED基板12に配置するLED光源13の列数を増やすことにより明るい光を植物に対して照射することが可能になる。 Of the three rows of LED light sources 13A, the LED light sources 13Aa in the first row are arranged so that their illumination direction is toward the first region 15Aa of the reflective surface 15. Meanwhile, the LED light sources 13Ab in the second row are arranged so that their illumination direction is toward the second region 15b of the reflective surface 15. The LED light sources 13Ac in the third row, located between the first and second rows of LED light sources 13Aa and 13Ab, are arranged so that their illumination direction is toward the third region 15Ac, which is above the LED light sources 13c. The LED light sources 13Aa-13Ac are arranged so that their illumination ranges do not overlap. By arranging multiple LED light sources 13 in this way, even when using an LED light source 13A with an illumination angle R2 of approximately 60 degrees, light can be irradiated across the entire reflective surface 15 of the shade 14, allowing parallel light to be irradiated onto plants across the width of the shade 14. Furthermore, increasing the number of rows of LED light sources 13 arranged on the LED board 12 makes it possible to irradiate plants with brighter light.

なお、本実施形態では反射面15を用いて間接的に照明しており、直接植物に対してLED光源13を向けていない。図7(a)、図7(b)に示すように、LED光源113を直接向けた場合、栽培パネル132からの高さによって、照度にムラが発生するため、植物が配置された場所によって成長に差が出てくる場合があるからである。本実施形態の照明機器10では、笠14の反射面15により平行光線を植物に照射することにより、栽培パネル32からの高さによって照度にムラが発生することを抑制している。 In this embodiment, the reflective surface 15 is used to provide indirect illumination, and the LED light source 13 is not aimed directly at the plants. As shown in Figures 7(a) and 7(b), if the LED light source 113 were aimed directly, uneven illuminance would occur depending on the height from the cultivation panel 132, which could result in differences in growth depending on where the plant is placed. In this embodiment, the lighting device 10 irradiates the plants with parallel light using the reflective surface 15 of the shade 14, thereby preventing uneven illuminance depending on the height from the cultivation panel 32.

なお、反射面15からの平行光のうち、LED基板12及び後述する空調機器20の空調ダクト21の直上に向かった光は、まっすぐに反射されLED基板12に帰ってくる。そのため、空調ダクト21の下側に影が生じる場合がある。LED基板12等の器具の直下以外の栽培パネル32に反射された光が、再度笠14の反射面15に向かい、再度反射されることからやがて散乱光となる。散乱光は空調ダクト21の下側に生じた影の部分にも届くが、光強度が部分的に異なる照度ムラとなって残る場合がある。
この照度ムラを解消するために、栽培する植物の種類や成長段階により変化する植物の位置や高さに合わせて、LED光源13の照射方向を調整できるとよい。
Of the parallel light from the reflecting surface 15, light directed directly above the LED board 12 and the air conditioning duct 21 of the air conditioning equipment 20 (described later) is reflected straight back to the LED board 12. This may result in a shadow below the air conditioning duct 21. Light reflected by the cultivation panel 32 other than directly below the equipment such as the LED board 12 returns to the reflecting surface 15 of the shade 14 and is reflected again, eventually becoming scattered light. The scattered light also reaches the shadowed area below the air conditioning duct 21, but may remain as uneven illuminance where the light intensity varies locally.
To eliminate this unevenness in illuminance, it is desirable to be able to adjust the irradiation direction of the LED light source 13 in accordance with the position and height of the plant, which changes depending on the type and growth stage of the plant being cultivated.

図5に示す植物栽培装置1Aの照明機器10Aでは、LED基板12Aが、LED基板12Aの長手方向に延びる軸線16、換言すれば縦断面に対して垂直でLED基板12Aを通る軸線16を中心として回転可能に設けられている。LED基板12Aは、時計回りの方向又は反時計回りの方向に回転させることが可能である。 In the lighting device 10A of the plant cultivation device 1A shown in Figure 5, the LED substrate 12A is rotatable about an axis 16 extending in the longitudinal direction of the LED substrate 12A, in other words, an axis 16 that is perpendicular to the longitudinal section and passes through the LED substrate 12A. The LED substrate 12A can be rotated clockwise or counterclockwise.

LED基板12Aを、軸線16を中心に任意の回転角度θで回転させることにより、LED光源13の照射方向を変更することができる。植物の位置や高さに応じて、LED光源13の照射方向を変更することにより、例えばLED光源13の光が側壁34等からも反射されるようになり、栽培面の照度ムラを緩和したり影となる部分を移動させたりすることできる。 The irradiation direction of the LED light source 13 can be changed by rotating the LED substrate 12A around the axis 16 by any rotation angle θ. By changing the irradiation direction of the LED light source 13 according to the position and height of the plant, for example, the light from the LED light source 13 can be reflected from the side wall 34, etc., making it possible to reduce uneven illumination on the cultivation surface and move shadow areas.

なお、植物栽培装置1Aの照明機器10Aのように複数の照明ユニット11Aがある場合、それぞれのLED基板12Aの回転角度θを同じにする必要はなく、例えば図5に示すように、適切な照度とするために、照明ユニット11Aごとに回転角度θを変更してもよい。図5では、左側に位置する照明ユニット11Aでは、反時計回りにLED基板12Aを回転させ、右側に位置する照明ユニット11Aでは、時計回りにLED基板12Aを回転させている。 Note that when there are multiple lighting units 11A, such as the lighting device 10A of the plant cultivation device 1A, the rotation angle θ of each LED board 12A does not need to be the same. For example, as shown in Figure 5, the rotation angle θ may be changed for each lighting unit 11A to achieve appropriate illuminance. In Figure 5, the LED board 12A of the lighting unit 11A located on the left side is rotated counterclockwise, and the LED board 12A of the lighting unit 11A located on the right side is rotated clockwise.

このように、LED基板12を回転させ、笠14の反射面15から反射される光を調整することにより、栽培する植物の種類や成長より植物の位置や高さが変わった場合でも、適切に植物に対して、照度ムラが抑えられた光を当てることができる。
なお、図5に示す植物栽培装置1Aの照明機器10Aでは、各照明ユニット11AにおいてLED基板12Aのみが回転するように設けられているが、これは一例であり、LED基板12Aは、空調ダクト21と共に回転してもよい。空調ダクト21は、LED基板12Aを囲う筐体でもある。空調ダクト21は、その空気通路22がLED基板12の下方に設けられており、LED基板12Aの側部に設けられ吹出口23から、笠14の反射面15に向けて空気を噴出するように構成されている(図3、図4も参照)。
空調ダクト21を、LED基板12Aと共に回転させることにより、吹出口23から噴出される空気の吹出方向を変更することができる。
In this way, by rotating the LED substrate 12 and adjusting the light reflected from the reflecting surface 15 of the shade 14, even if the position or height of the plant changes depending on the type or growth of the plant, it is possible to appropriately apply light with reduced unevenness in illuminance to the plant.
In the lighting device 10A of the plant cultivation device 1A shown in Fig. 5, only the LED board 12A in each lighting unit 11A is arranged to rotate, but this is just an example, and the LED board 12A may rotate together with the air conditioning duct 21. The air conditioning duct 21 also serves as a housing surrounding the LED board 12A. The air conditioning duct 21 has an air passage 22 provided below the LED board 12, and is configured to blow air from an air outlet 23 provided on the side of the LED board 12A toward the reflective surface 15 of the shade 14 (see also Figs. 3 and 4).
By rotating the air conditioning duct 21 together with the LED board 12A, the blowing direction of the air ejected from the air outlet 23 can be changed.

図3及び図4に示す実施例では、複数列に並んだLED光源13を用いていたが、LED光源13の数が増加するとそれだけ消費電力及び設置コストが大きくなり、また発熱量も大きくなる。そのため、照射角Rの大きいLED光源13Cを1列に縦方向に並べて照明ユニット11を構築してもよい。ただし、LED光源13Cを1列に並べ照射方向を直上に向けて配置すると、照射方向の光が笠14の反射面15の天井面によりまっすぐに反射される。その反射光がLED基板12に帰ってきて、LED基板12や後述する空調機器20の空調ダクト21によって遮られて影となる。影となる部分には散乱光があたるものの照度にムラが発生する。そのため、照射方向に放射される光がLED基板12を避けることが望ましい。 In the embodiment shown in Figures 3 and 4, LED light sources 13 arranged in multiple rows were used, but increasing the number of LED light sources 13 increases power consumption, installation costs, and heat generation. Therefore, the lighting unit 11 may be constructed by arranging LED light sources 13C with a large illumination angle R vertically in a single row. However, if the LED light sources 13C are arranged in a single row with the illumination direction facing directly upward, the light in the illumination direction will be reflected straight off the ceiling surface of the reflective surface 15 of the shade 14. This reflected light returns to the LED board 12 and is blocked by the LED board 12 and the air conditioning duct 21 of the air conditioning equipment 20, which will be described later, creating a shadow. Although scattered light hits the shaded area, uneven illuminance occurs. Therefore, it is desirable for the light emitted in the illumination direction to avoid the LED board 12.

図6を用いて植物栽培装置1の別例について説明する。図6に示す植物栽培装置1Bでは、LED光源13Bが一列に並べられたLED基板12Bが使用されている。LED光源13Bは、その照射角R3が約140度である。 Another example of the plant cultivation device 1 will be described using Figure 6. The plant cultivation device 1B shown in Figure 6 uses an LED board 12B on which LED light sources 13B are arranged in a row. The LED light source 13B has an illumination angle R3 of approximately 140 degrees.

植物栽培装置1Bでは、縦断面においてLED光源13Bの照射方向(矢印Eで示す)が、鉛直方向(中心線C)から所定の傾斜角度β(所定角度)だけ傾くように、LED基板12Bが設置されている。これにより、LED光源13Bから照射される光の内、最も明るい部分が、矢印Fで示すように反射面15により下方に反射されるようになり、LED基板12Bを避けるようになる。LED光源13Bの照射角R3が約140度である場合は、傾斜角度βを20度前後とするのがよい。栽培する植物や成長の度合いに合わせて栽培面の照度が均一になるよう傾斜角度βを10~30度で調整してもよい。 In plant cultivation device 1B, LED substrate 12B is installed so that the irradiation direction (indicated by arrow E) of LED light source 13B is tilted at a specified inclination angle β (predetermined angle) from the vertical direction (center line C) in a longitudinal cross section. This causes the brightest part of the light emitted from LED light source 13B to be reflected downward by reflective surface 15, as indicated by arrow F, avoiding LED substrate 12B. When the irradiation angle R3 of LED light source 13B is approximately 140 degrees, it is recommended that inclination angle β be around 20 degrees. In order to achieve uniform illumination on the cultivation surface, in accordance with the plant being cultivated and its growth stage, inclination angle β may be adjusted between 10 and 30 degrees.

この場合の笠14Bの形状について説明する。LED光源13Bの照射角R3が約140度であることから、一つのLED光源13Bから光が照射されない部分(図6の部分G)が生じる。この照射されない部分Gについて、図3及び図4に示す笠14のように放物面で形成すると反射される光が少ないため、下方の栽培面において照度ムラになる可能性がある。そのため、部分Gについては高さ方向(Z方向)に延びる壁面が設けられている。高さ方向に延びる壁面の内側に高反射材とりつけLED光源13Bからの光を反射させてもよい。そして、隣接する照明ユニット11Bを用いて下方に照射するようにしている。このように、LED光源13Bから照射される明るい部分の光がLED基板12B及び空調ダクト21により遮られなくなるため、光を効率よく照射することができ、照度ムラを解消することができる。 The shape of the shade 14B in this case will be explained. Because the illumination angle R3 of the LED light source 13B is approximately 140 degrees, there will be a portion (portion G in Figure 6) where light from one LED light source 13B is not irradiated. If this non-irradiated portion G were formed as a parabolic surface like the shade 14 shown in Figures 3 and 4, little light would be reflected, which could result in uneven illuminance on the cultivation surface below. For this reason, a wall extending in the height direction (Z direction) is provided for portion G. A highly reflective material may be attached to the inside of the wall extending in the height direction to reflect the light from the LED light source 13B. The adjacent lighting unit 11B is then used to illuminate downward. In this way, the light from the bright portion irradiated by the LED light source 13B is no longer blocked by the LED board 12B and the air conditioning duct 21, allowing for efficient light irradiation and eliminating uneven illuminance.

<<空調機器>>
次に、本実施形態の植物栽培装置1が備える空調機器20について、図2から図4を用いて説明する。植物工場では、内部の温度・湿度が管理されており、それを調整するための空調機器20が設けられている。工場内部全体の温度を調整すると、空調費が高額になることから、植物の育成環境内のみを空調することが望ましい。
<<Air conditioning equipment>>
Next, the air conditioning equipment 20 provided in the plant cultivation device 1 of this embodiment will be described with reference to Figures 2 to 4. In a plant factory, the internal temperature and humidity are controlled, and the air conditioning equipment 20 is provided to adjust them. Adjusting the temperature inside the entire factory would result in high air conditioning costs, so it is desirable to air condition only the plant cultivation environment.

図2に示す植物栽培装置1の空調機器20では、空調ダクト21が送風機(図示しない)から延びていて、照明機器10のLED基板12に沿って延びるよう配置されている。空調ダクト21は、LED基板12の下方に配置されていて、LED光源13から照射される光を直接遮ることはない。 In the air conditioning equipment 20 of the plant cultivation device 1 shown in Figure 2, the air conditioning duct 21 extends from a blower (not shown) and is arranged to extend along the LED board 12 of the lighting equipment 10. The air conditioning duct 21 is arranged below the LED board 12 and does not directly block the light emitted from the LED light source 13.

空調ダクト21は、図3及び図4に示すように、LED基板12の下部及び側部において隙間をあけて覆うよう設けられ、その隙間が空気通路22となっている。そして、空気の吹出口23は、笠14の反射面15側に位置し、送風機から送られてきた空気が反射面15に向けて吹き出すよう形成されている。そして、吹き出した空気は、図3及び図4に示す一点鎖線の矢印Dに示すように、笠14の反射面15にあたることにより攪拌され、下方にある植物育成空間に移動する。 As shown in Figures 3 and 4, the air conditioning duct 21 is installed to cover the lower and side portions of the LED board 12 with gaps, which serve as air passages 22. The air outlet 23 is located on the reflective surface 15 side of the canopy 14 and is configured to blow air sent from the blower toward the reflective surface 15. The blown air is agitated when it hits the reflective surface 15 of the canopy 14, as indicated by the dashed arrow D in Figures 3 and 4, and moves to the plant growing space below.

空調ダクト21の下方に吹出口23を形成した場合、成長した植物に対して直接冷気が当たる場合がある。長時間、同じ葉面や茎の部分に冷気を当てると、吐出温度が低いため、直接冷気が当たった部分を傷めることがある。また、収穫間際の充分に草丈が大きくなった植物においては、隣接する植物同士の距離が密となることから、直接植物体に向けて冷気を吐出すると、植物体の近傍で乱流となり、冷気が当たらない箇所が至る所で生じる。その結果、温度ムラが生じる場合があり、植物の成長にバラつきが出る可能性がある。そのため、空調ダクト21の下方に吹出口を設け、直接冷気を植物体に当てることは望ましくない。
本実施形態の空調機器20では、吹出口が植物に直接向けられていないため、冷気が直接植物に当たることが抑制される。また、吹出口23から吹き出した空気が、反射面15にあたり、攪拌されて下方にある植物育成空間に移動することから、植物体の近傍で乱流となることがない。また、植物育成空間の空気を、栽培水槽30と側壁34との間の隙間34aから逃がすことができる。そのため空気が満遍なく行き渡るようになり、温度ムラが抑制される。
If the air outlet 23 is formed below the air conditioning duct 21, the cold air may directly hit the growing plants. If the cold air is directed at the same leaf surface or stem for a long period of time, the low discharge temperature may damage the area directly hit by the cold air. Furthermore, for plants that have grown tall enough to be harvested, the distance between adjacent plants is small. Therefore, if the cold air is discharged directly toward the plants, turbulence will occur near the plants, resulting in areas that are not hit by the cold air. As a result, temperature unevenness may occur, potentially resulting in inconsistent plant growth. Therefore, it is not desirable to provide an air outlet below the air conditioning duct 21 and direct the cold air directly toward the plants.
In the air conditioning device 20 of this embodiment, the air outlets are not directly directed at the plants, preventing the cool air from directly hitting the plants. Furthermore, the air blown out from the air outlets 23 hits the reflective surface 15, is agitated, and moves to the plant growth space below, preventing turbulence near the plants. Furthermore, the air in the plant growth space can escape through the gap 34a between the cultivation tank 30 and the side wall 34. This allows the air to be distributed evenly, preventing temperature variations.

また、空調ダクト21を通る空気は、LED基板12の周囲を通ることから、LED基板12を冷却することにも利用することができる。すなわち、空調ダクト21の内部にLED基板12が配置されることにより、LED基板12への冷却効果が高くなり、LED光源13及びLED基板12の寿命を延ばす効果がある。
なお、この空調機器20は、図5及び図6に示す植物栽培装置1A、1Bにもそのまま適用することができる。
Furthermore, the air passing through the air conditioning duct 21 passes around the LED board 12, and can therefore also be used to cool the LED board 12. In other words, by placing the LED board 12 inside the air conditioning duct 21, the cooling effect on the LED board 12 is enhanced, which has the effect of extending the lifespan of the LED light source 13 and the LED board 12.
This air conditioning device 20 can also be applied as is to the plant cultivation devices 1A and 1B shown in FIGS.

なお、照度ムラを緩和する対策として空調ダクト21の外側表面に高反射材を張り付けてもよい。空調ダクト21の表面に高反射材を張り付けることで、栽培パネル32の表面からの光の反射と併せることにより、光の反射効率を高めることができる。 In addition, as a measure to mitigate uneven illuminance, a highly reflective material may be attached to the outer surface of the air conditioning duct 21. By attaching a highly reflective material to the surface of the air conditioning duct 21, the light reflection efficiency can be increased in combination with the light reflection from the surface of the cultivation panel 32.

なお、照明機器10の幅方向(Y方向)の断面おいて、LED光源13から放射された光は平行光線になるものの、照明機器10の長手方向(X方向)では、LED光源13から放射された光は散乱光となる。そのため、天面により反射された光は、平面形状の栽培パネル32の表面に到達した段階で、植物に吸収される光以外は、栽培パネル32の表面から乱反射される。それにより、笠14の反射面15と、側壁34と、栽培パネル32とに囲まれた植物育成空間内では、ある程度反射光が均一化されるため、空調ダクト21により影になる部分に生じる照度ムラを緩和させることができる。 Note that while the light emitted from the LED light source 13 becomes parallel rays in the cross section of the lighting device 10 in the width direction (Y direction), the light emitted from the LED light source 13 becomes scattered light in the longitudinal direction (X direction) of the lighting device 10. Therefore, when the light reflected by the top surface reaches the surface of the planar cultivation panel 32, all light except for that absorbed by the plants is diffused from the surface of the cultivation panel 32. As a result, the reflected light is somewhat uniform within the plant cultivation space surrounded by the reflective surface 15 of the shade 14, the side wall 34, and the cultivation panel 32, which reduces uneven illuminance that occurs in areas shaded by the air conditioning duct 21.

以上、図を用いて本発明の実施形態である植物栽培装置1について説明した。ただし、上記実施形態は、本発明の理解を容易に理解するための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、植物栽培装置1は、水耕により栽培される植物に対して光を照射する装置を例に説明したが、植物栽培装置1は、地面の土壌により栽培される植物に対して利用されてもよい。 The plant cultivation device 1, which is an embodiment of the present invention, has been described above using the figures. However, the above embodiment is merely an example to facilitate understanding of the present invention and does not limit the present invention. For example, the plant cultivation device 1 has been described as an apparatus that irradiates light onto plants grown hydroponically, but the plant cultivation device 1 may also be used for plants grown in soil on the ground.

1、1A、1B、101a、101b 植物栽培装置
10、10A 照明機器
11、11A、11B 照明ユニット
12、12B LED基板
13、13A、113a、113b LED光源
13a、13Aa 第一列にあるLED光源
13b、13Ab 第二列にあるLED光源
13Ac 第三列にあるLED光源
14 笠
15 反射面
15a、15Aa 第一領域
15b、15Ab 第二領域
15Ac 第三領域
16 軸線
20 空調機器
21 空調ダクト(筐体)
22 空気通路
23 吹出口
30、130 栽培水槽
31 水耕養液
32 栽培パネル
33、133a、133b 植物
34 側壁
34a 隙間
36 支持部材
C 中心線
R1、R2、R3、Ra、Rb 照射角
1, 1A, 1B, 101a, 101b Plant cultivation device
10, 10A Lighting equipment 11, 11A, 11B Lighting unit 12, 12B LED board 13, 13A, 113a, 113b LED light source 13a, 13Aa LED light source in the first row 13b, 13Ab LED light source in the second row 13Ac LED light source 14 in the third row Shade 15 Reflective surface 15a, 15Aa First region 15b, 15Ab Second region 15Ac Third region 16 Axis 20 Air conditioner 21 Air conditioning duct (casing)
22 Air passage 23 Outlet 30, 130 Cultivation tank 31 Hydroponic nutrient solution 32 Cultivation panel 33, 133a, 133b Plant 34 Side wall 34a Gap 36 Support member C Center lines R1, R2, R3, Ra, Rb Irradiation angle

Claims (8)

照明機器を備えた植物栽培装置であって、
前記照明機器は、
LED光源と、
前記LED光源が実装されるLED基板と、
前記LED光源と前記LED基板とを覆う笠と、を備え、
前記笠は、前記LED光源を通る縦断面において、前記LED光源の位置を焦点とする二次曲線を包含する曲面状の反射面を有し、
前記LED光源は、照射方向を前記笠の前記反射面に向けて配置され、栽培される植物を前記反射面で反射された平行光線によって照射することを特徴とする植物栽培装置。
A plant cultivation device equipped with lighting equipment,
The lighting device includes:
An LED light source;
an LED substrate on which the LED light source is mounted;
a cover that covers the LED light source and the LED substrate,
the shade has a curved reflective surface that includes a quadratic curve having a focus at the position of the LED light source in a vertical cross section passing through the LED light source,
The LED light source is arranged with its irradiation direction directed toward the reflecting surface of the shade , and the plant being cultivated is irradiated with parallel light reflected by the reflecting surface .
前記LED基板は細長に形成されており、
前記LED光源は複数個、前記LED基板に沿って直線状に並べて配置され、
前記笠は、複数の前記LED光源が並ぶ方向に沿って延びていることを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。
The LED substrate is formed in an elongated shape,
The LED light sources are arranged in a line along the LED substrate,
The plant cultivation device according to claim 1 , wherein the shade extends along a direction in which the plurality of LED light sources are arranged.
前記複数のLED光源は、前記LED基板に2列に配置されており、
前記笠の前記反射面は、第一領域と第二領域とを有し、前記第一領域と前記第二領域とは、前記反射面の中心線に対して線対称となる位置に配置され、
第一列に配置された前記複数のLED光源は、照射方向を前記第一領域に向けて配置され、第二列に配置された前記複数のLED光源は、照射方向を前記第二領域に向けて配置されることを特徴する請求項2に記載の植物栽培装置。
The plurality of LED light sources are arranged in two rows on the LED substrate,
The reflecting surface of the shade has a first region and a second region, and the first region and the second region are arranged at positions that are line-symmetrical with respect to a center line of the reflecting surface,
3. The plant cultivation device according to claim 2, wherein the plurality of LED light sources arranged in a first row are arranged so that their irradiation direction faces the first area, and the plurality of LED light sources arranged in a second row are arranged so that their irradiation direction faces the second area.
前記複数のLED光源は、前記LED基板に1列に配置されており、
前記LED基板は、前記縦断面において前記LED光源の照射方向が鉛直方向から所定角度傾斜するように配置されることを特徴とする請求項2に記載の植物栽培装置。
the plurality of LED light sources are arranged in a row on the LED substrate;
The plant cultivation device according to claim 2, wherein the LED substrate is disposed so that the irradiation direction of the LED light source is inclined at a predetermined angle from the vertical direction in the longitudinal cross section.
照明機器を備えた植物栽培装置であって、
前記照明機器は、
LED光源と、
前記LED光源が実装されるLED基板と、
前記LED光源と前記LED基板とを覆う笠と、を備え、
前記笠は、前記LED光源を通る縦断面において、前記LED光源の位置を焦点とする二次曲線を包含する曲面状の反射面を有し、
前記LED光源は、照射方向を前記笠の前記反射面に向けて配置され
前記LED基板は細長に形成されており、
前記LED光源は複数個、前記LED基板に沿って直線状に並べて配置され、
前記複数のLED光源は、前記LED基板に3列に配置されており、
前記笠の前記反射面は、第一領域、第二領域及び第三領域を有し、前記第一領域と前記第二領域とは、前記反射面の中心線に対して線対称となる位置に配置され、前記第三領域は、前記第一領域と前記第二領域との間に位置しており、
第一列に配置された前記複数のLED光源は、照射方向を前記第一領域に向けて配置され、第二列にある前記複数のLED光源は、照射方向を前記第二領域に向けて配置され、第三列にある前記複数のLED光源は、照射方向を前記第三領域に向けて配置されることを特徴とする植物栽培装置。
A plant cultivation device equipped with lighting equipment,
The lighting device includes:
An LED light source;
an LED substrate on which the LED light source is mounted;
a cover that covers the LED light source and the LED substrate,
the shade has a curved reflective surface that includes a quadratic curve having a focus at the position of the LED light source in a vertical cross section passing through the LED light source,
The LED light source is arranged such that the illumination direction is directed toward the reflective surface of the shade ,
The LED substrate is formed in an elongated shape,
The LED light sources are arranged in a line along the LED substrate,
The plurality of LED light sources are arranged in three rows on the LED substrate,
the reflecting surface of the shade has a first region, a second region, and a third region, the first region and the second region are arranged at positions that are line-symmetrical with respect to a center line of the reflecting surface, and the third region is located between the first region and the second region,
The plant cultivation device is characterized in that the plurality of LED light sources arranged in a first row are arranged so that their irradiation direction is toward the first area, the plurality of LED light sources arranged in a second row are arranged so that their irradiation direction is toward the second area, and the plurality of LED light sources arranged in a third row are arranged so that their irradiation direction is toward the third area .
前記LED光源が実装される前記LED基板は、前記縦断面に対して垂直で前記LED基板を通る軸線を中心に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の植物栽培装置。 A plant cultivation device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the LED substrate on which the LED light source is mounted is mounted rotatably about an axis that is perpendicular to the longitudinal section and passes through the LED substrate. 前記LED基板を囲い、前記LED基板と共に前記軸線を中心に回転する筐体を備えることを特徴とする請求項6に記載の植物栽培装置。 The plant cultivation device described in claim 6, characterized in that it includes a housing that surrounds the LED board and rotates together with the LED board around the axis. 空調機器を備え、
該空調機器は、前記LED基板の下方に配置された空調ダクトを有し、
該空調ダクトにおいて、前記反射面に向けて空気が吹出す吹出口が、前記笠の前記反射面側に形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の植物栽培装置。
Equipped with air conditioning equipment,
the air conditioning device has an air conditioning duct arranged below the LED board,
The plant cultivation device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in the air conditioning duct, an air outlet through which air is blown out toward the reflective surface is formed on the reflective surface side of the shade.
JP2021131341A 2020-08-11 2021-08-11 plant cultivation equipment Active JP7748702B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020136012 2020-08-11
JP2020136012 2020-08-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022033033A JP2022033033A (en) 2022-02-25
JP7748702B2 true JP7748702B2 (en) 2025-10-03

Family

ID=80350208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021131341A Active JP7748702B2 (en) 2020-08-11 2021-08-11 plant cultivation equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7748702B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023166901A (en) * 2022-05-10 2023-11-22 株式会社森久エンジニアリング Plant cultivation device
WO2025197628A1 (en) * 2024-03-18 2025-09-25 富士フイルム株式会社 Cultivation device for fruit vegetable plant, and cultivation method for fruit vegetable plant

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009261267A (en) 2008-04-22 2009-11-12 Toyoda Gosei Co Ltd Apparatus for controlling insect pest against flowering plant and controlling flowering of the flowering plant and method therefor
JP2011124222A (en) 2009-11-13 2011-06-23 Shin Kurushima Dockyard Co Ltd Led lighting device for in-warehouse work of car carrier capable of changing irradiation direction
WO2012093734A1 (en) 2011-01-07 2012-07-12 株式会社ティ・エム・エフ・クリエイト Illumination device
JP2012182998A (en) 2011-03-03 2012-09-27 Morihisa Engineering:Kk Hydroponic system
JP2013149590A (en) 2012-01-17 2013-08-01 Nan Ya Photonics Inc Plane light-emitting diode illumination
JP2014113145A (en) 2012-11-19 2014-06-26 Odc:Kk Illumination device for plant cultivation
JP2016140344A (en) 2015-02-05 2016-08-08 国立大学法人鳥取大学 Far-red lighting device for growing plants and cultivation method of plants using the same
US20190029187A1 (en) 2017-07-31 2019-01-31 Inno-3B Inc. Vertical farming layer structure and method for vertical farming using the same
WO2019198409A1 (en) 2018-04-11 2019-10-17 東洋鋼鈑株式会社 Plant lighting fixture and plant lighting device
JP2020054297A (en) 2018-10-03 2020-04-09 不二精工株式会社 Plant raising apparatus

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009261267A (en) 2008-04-22 2009-11-12 Toyoda Gosei Co Ltd Apparatus for controlling insect pest against flowering plant and controlling flowering of the flowering plant and method therefor
JP2011124222A (en) 2009-11-13 2011-06-23 Shin Kurushima Dockyard Co Ltd Led lighting device for in-warehouse work of car carrier capable of changing irradiation direction
WO2012093734A1 (en) 2011-01-07 2012-07-12 株式会社ティ・エム・エフ・クリエイト Illumination device
JP2012182998A (en) 2011-03-03 2012-09-27 Morihisa Engineering:Kk Hydroponic system
JP2013149590A (en) 2012-01-17 2013-08-01 Nan Ya Photonics Inc Plane light-emitting diode illumination
JP2014113145A (en) 2012-11-19 2014-06-26 Odc:Kk Illumination device for plant cultivation
JP2016140344A (en) 2015-02-05 2016-08-08 国立大学法人鳥取大学 Far-red lighting device for growing plants and cultivation method of plants using the same
US20190029187A1 (en) 2017-07-31 2019-01-31 Inno-3B Inc. Vertical farming layer structure and method for vertical farming using the same
WO2019198409A1 (en) 2018-04-11 2019-10-17 東洋鋼鈑株式会社 Plant lighting fixture and plant lighting device
JP2020054297A (en) 2018-10-03 2020-04-09 不二精工株式会社 Plant raising apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022033033A (en) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240415072A1 (en) Agricultural sunlight transmission lighting system, supporting greenhouse and lighting method
JP7748702B2 (en) plant cultivation equipment
JP5646979B2 (en) Plant cultivation lighting and air conditioning unit and plant cultivation equipment
WO2012003604A1 (en) Solar module for greenhouse
JP6810312B2 (en) Biological growth system and lighting device for biological growth that can be illuminated according to the biological growth range
KR102426179B1 (en) Skylight Greenhouse Arranging Solar Module on Transparent Roof Comprising Light Scattering Unit
US20120320570A1 (en) Optical device, lighting device and system for intercanopy lighting
JP2009011232A (en) Lighting equipment for plant cultivation
KR20250030884A (en) Vertical multi-layered plant cultivation system utilizing natural light and maintaining the optimum atmosphere for growth through the year
WO2006098139A1 (en) Lighting device and plant growing device equipped with the lighting device
WO2013168575A1 (en) Plant cultivation device
CN210630367U (en) LED optical disk three-dimensional multilayer film type hydroponic culture frame
JP2019136029A (en) Plant cultivation apparatus
JP6872063B1 (en) Cultivation equipment and plant cultivation method
ES2857851T3 (en) Greenhouse
US20160192597A1 (en) Plant lighting apparatus
KR200473448Y1 (en) Illumination lamp for gardening
JP2023034041A (en) Crop cultivation method in solar sharing, and crop cultivation greenhouse for solar sharing
KR20230032838A (en) Lighting device for rotary type plant growing device
WO2021211063A1 (en) Adjustable lampshade-type reflector for optimising light distribution in indoor farming
KR102934910B1 (en) Solar power generation system installable on agricultural land using semi-transmitting reflective plate
KR102737859B1 (en) Street lights fixture with adjustable height and angle of lighting module
JP2023166901A (en) Plant cultivation device
JP7529655B2 (en) LED lighting device, cultivation shelf, and cultivation method
US20250185552A1 (en) Horticulture segmented lighting systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240801

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240802

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250627

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250702

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250826

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250912

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7748702

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350